國奧科技：‘搶跑’第三代半導體封測市場的兩大關鍵

隨著 5G 通訊、新能源汽車、快充等新興行業(yè)應用對功率元器件效能需求的不斷提高，第一代半導體材料硅（Si）、鍺（Ge）以及第二代半導體材料砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）對于溫度、頻率、功率已達極限，難以應用在更嚴苛環(huán)境上，因而第三代半導體材料應運而生。

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第三代半導體介紹

Third Generation Semiconductor

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第三代半導體是指以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AIN）為代表的寬禁帶半導體材料制成的半導體元器件。

碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）是目前發(fā)展較為成熟的第三代半導體材料，被稱為第三代半導體材料的“雙雄”。

第三代半導體材料具有更寬的禁帶寬度、擊穿電場高、熱導率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強等諸多優(yōu)勢。與第一代、第二代傳統(tǒng)材料相比，第三代半導體材料更適合制造耐高溫、耐高壓、耐大電流的高頻大功率器件，比硅基器件更輕、更小巧，主要應用于光電、電力電子、和微波射頻三大領域，比如Mini/Micro LED、快充、新能源汽車和5G****等行業(yè)。

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第三代半導體市場

The Market Size

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在新能源汽車、工業(yè)互聯(lián)、5G通信、消費類電子等多重需求的強力拉動下，第三代半導體的市場規(guī)模高速增長。在未來，射頻和功率半導體全球市場上，第三代半導體無疑會是重要主角之一。

國內市場

2019年我國第三代半導體市場規(guī)模約為94.15億元,據(jù)預測,到2022年我國第三代半導體市場規(guī)模將達到623.42億元。2021年我國半導體產業(yè)鏈中，設計、制造、封測三業(yè)規(guī)模占比分別為43.2%、30.4%、26.4%，若按此比例推算，2022年我國第三代半導體封測市場約為162億元。

全球市場

TrendForce預測，2025年全球功率半導體元件及模組市場規(guī)模將達274 億美元，其中第三代半導體SiC/GaN 市場占比從2021 年不到5%，擴大至2025 年約17%，約47億美元。

根據(jù) WSTS的最新數(shù)據(jù)，2021年全球半導體市場達到5529億美元，其中封測市場規(guī)模達618億美元，占比約11%。

若保守按11%計算，2025年全球第三代半導體封測市場，SiC/GaN 市場占比達6億美元。

封測設備市場

根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)，2022年，全球封裝設備市場規(guī)模有望達72.9億美元，同比增長4.29%；全球測試設備市場規(guī)模有望達81.7億美元，同比增長4.88%。

第三代半導體封裝工藝的變革，必然會帶動封測設備的升級，大幅度推動先進封測設備需求市場規(guī)模擴大。

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搶占封測市場的關鍵

Seize the key to the closed test market

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對于第三代半導體企業(yè)來說，成本和可靠性是產業(yè)各環(huán)節(jié)無法回避的新挑戰(zhàn)，就封測環(huán)節(jié)而言，先進的封裝技術和封測設備是降本增效、提升良率的兩大關鍵。

隨著終端系統(tǒng)產品多任務、小體積的發(fā)展趨勢，集成電路封裝技術趨于高密度、高腳位、薄型化、小型化發(fā)展，對封測設備提出了更高的要求。

封裝技術迎新挑戰(zhàn)

盡管第三代寬禁帶半導體材料較傳統(tǒng)的Si材料，在材料性能上有很大的優(yōu)勢，但是目前傳統(tǒng)的功率器件封裝技術都是為Si基功率器件設計的，將其用于第三代半導體功率器件時，會在使用頻率、散熱、可靠性等方面帶來新的挑戰(zhàn)，更先進的封裝技術對推動第三代半導體發(fā)展有舉足輕重的作用。

封測設備升級確保良率

碳化硅（SiC）襯底是莫氏硬度達9.2的高硬度脆性材料，因而在晶圓制備和封測過程中，容易出現(xiàn)翹曲、開裂等問題。

封測過程，需要對晶圓進行劃片、貼片、鍵合、檢驗等一系列工藝，涉及到對“裸晶”的高頻、高速、精準“拾取”的操作。因此，更先進的貼片機、固晶機、鍵合機等封測設備是降低“破片率”，提高封裝良率的關鍵，能有效降低第三代半導體器件應用成本。

我國半導體封測方面實力較強，但先進封測設備國產化較低。電機是封測設備的核心部件之一，直接影響貼片精度、成品良率。

為解決我國封測設備長期受國外技術“卡脖子”的問題，國奧科技自主研發(fā)的高精度電機，ZR雙軸集成，致力于為國內封測設備廠商提供更柔性的、高精度、高效率的封測方案，已然成為推動第三代半導體廣泛應用的中堅力量。

可編程高精力控，降低損耗

國奧直線旋轉電機帶有“軟著陸”功能，可實現(xiàn)±1g以內的穩(wěn)定力度控制，支持速度、加速度及力度控制的程序化設定，使貼裝頭能夠以非常精準的壓力觸碰芯片表面，降低損耗；

采用中空Z軸設計，預留氣管接口，真空吸取、即插即用，并可根據(jù)元件結構及特性提供定制化服務。

高精度對位、貼片，保證良率

微米級位置反饋，獲取精準數(shù)據(jù)，±0.01N力控精度，±2μm直線重復定位精度，±0.01°旋轉重復定位精度，徑向偏擺小于10μm，編碼器分辨率標準1μm，可在高速運行狀態(tài)下仍穩(wěn)定輸出，提升良率及可靠性。

“Z+R”軸集成設計，提升速度

創(chuàng)新性的雙軸集成化解決方案，將傳統(tǒng)“伺服馬達+滾珠絲桿”合二為一，解決了Z軸自重負載問題，高速、精準完成元件Pick & Place，貼裝等動作，推力曲線平滑，峰值推力8-50N，有效行程10-50mm ，超高循環(huán)壽命，實現(xiàn)高效生產。

體積小，重量輕，可電機組合排列

直線旋轉電機LRS2015重量僅605g，輕巧的機身重量大大減輕了設備高速運動中負載帶來的影響。電機厚度僅為20mm，在設備有限的內部空間中可以并排安裝多組電機，減少芯片貼裝往復運動過程，提升設備貼裝效率。